گچ در کاغذ سازی

گچ در کاغذ سازی

کاربرد گچ در صنعت کاغذ سازی چیست؟

گچ در کاغذ سازی به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار میگیرد. رشد روز افزون مصرف کاغذ در دنیا سبب شده است که تولید کنندگان علاوه بر کمیت به کیفیت نیز بیاندیشند. تنوع محصولات کاغذی باعث ارتقاع تقاضا برای کالای مرغوبتر گردیده است. این امر سبب شده که هر روز شاهد تحولات و دست آورد های شگرفی در صنعت کاغذ باشیم. پس میتوان بطور کلی گفت، گچ در کاغذ سازی به عنوان یک ماده پرکننده غیر الیافی در فرآیند تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاغذ (به انگلیسی Paper) از شبکه سلولزی تشکیل شده که فیبرهای آن با ذرات کانی دانه‌ریز پر می‌شوند. پرکننده های معدنی دارای نقش کلیدی در تولید کاغذ می باشند. در مراحل تولید کاغذ، مواد معدنی به عنوان “پر کننده” به ماده اولیه بدون پوشش اضافه می شوند. در صنعت کاغذ سازی مواد پرکننده برای افزایش کیفیت چاپ استفاده می‌شوند که کربنات کلسیم رسوبی با خواص بی نظیر خود مهمترین آنها است. با آگاهی دست اندر کاران صنعت کاغذ از تاثیرات بسیار خوب PCC در کیفیت کاغذ، مصرف آن در این صنعت رو به افزایش می باشد. در ادامه به توضیح کربنات کلسیم رسوبی، PCC میپردازیم.

کربنات کلسیم رسوبی (PCC) چیست؟

کربنات کلسیم رسوبی Precipitated Calcium Carbonate، نوع سنتزی و با خلوص بالاتر کربنات کلسیم است. نوع معدنی این ماده، بصورت سنگ از معادن استخراج میشود اما خود کربنات کلسیم رسوبی از مواد شیمیایی و روش های صنعتی در کارخانجات تولید میگردد. فرمول کربنات کلسیم رسوبی بصورت CaCO۳ است.

بخش عمده ای از کاربرد کربنات کلسیم رسوبی یا به اختصار PCC در صنایع کاغذ است. کاغذ از شبکه سلولزی تشکیل شده است که فیبرهای آن با ذرات کافی دانه ریز پر میشود، به همین دلیل استفاده از کربنات کلسیم رسوبی بعنوان ماده ای جهت افزایش کیفیت، براقیت و پوشش کاغذ و کیفیت چاپ را سبب میشود.

ویژگی کیفیت و خصوصیات کاغذ

کیفیت و خصوصیات کاغذ توسط مواد پرکننده آن کنترل می شود. مواد پرکننده، بسته به نوع کاغذ، به مقدار ۵ تا ۵۰% به مواد دیگر اضافه میشود. شفافیت، براقیت، ماتی و مقدار جذب نور از خصوصیات مهم کاغذ است که توسط مواد سازنده آن کنترل می شود.

گچ در کاغذ سازی – خصوصیات کاغذ که توسط گچ کنترل می شوند:

 

۱- شفافیت و درخشندگی

میزان تغییر نور انعکاسی حاصل از تغییررنگ جسمی که در پشت کاغذ قرار دارد میزان شفافیت و درخشندگی کاغذ را تعیین می نماید این ضریب، به سایز ذرات پرکننده بستگی دارد. کربنات کلسیم رسوبی (گچ) با اندازه ۲۵/۰ میلی میکرون و با ضریب شکست ۷۰/۱ تا ۶۳/۱ بالاترین مقدار درخشندگی را در بین انواع پرکننده ها در کاغذ دارد.

۲- ماتی رنگ

ماتی رنگ یکی از خواص مد نظر در کاغذ می باشد که این خاصیت نیز توسط پرکننده ها کنترل می شود گچ با داشتن ضریب شکست بالا سبب افزایش ماتی رنگ در کاغذ می گردد.

۳- میزان جذب جوهر

گچ  با کاهش جذب جوهر، سبب افزایش کیفیت چاپ و همچنین کاهش هزینه های جانبی برای استفاده کنند گان کاغذ مانند ناشران و چاپخانه ها می شود.

در وسائل ارتباطی مانند روزنامه و مجله، کاغذ رکن اصلی به شمار می رود. همچنین کیفیت چاپ، شفافیت و براقیت آن بسیار مهم می باشد. لذا با استفاده از پرکننده های مناسب می توان کیفیت چاپ و خواص کاغذ را جهت حصول به نتیجه نهایی تحت کنترل داشت .

با استفاده از گچ به عنوان پرکننده در کاغذ، می توان خواص شیمیایی و فیزیکی ذرات را کنترل نمود. همچنین براساس نوع کاغذ تولیدی و روش تولید آن، می توان کربنات کلسیم رسوبی (گچ ) را با سایز ذرات، توزیع ذرات و شکل ذرات، طبق نظر مصرف کننده تهیه و ارائه داد. چنین انعطاف پذیری در تولیدگچ سبب کنترل و رسیدن به هدف در تولید کاغذ می گردد.

کربنات کلسیم به دلیل اینکه ذاتا” سفید تر و روشن تر از انواع دیگر پرکننده ها می باشد سبب کاهش هزینه های جانبی برای سفید کردن کاغذ می گردد.

چهارپرکننده مناسب برای صنعت کاغذ وجود دارد که از محبوب ترین مواد معدنی مورد استفاده می توان به کربنات کلسیم (کربنات کلسیم رسوبی و معدنی)، کائولن، دی اکسید تیتانیوم و تالک اشاره کرد و مهمترین خاصیت که بین چهار ماده مشترک می باشد سفیدی آنها است.

در کاغذ های بدون پوشش، ذرات گچ آن قدر کوچک هستند که می توانند در میان منافذ درهم الیاف کاغذ فرورفته و به اجزا کاغذ تراکم و یکنواختی میبخشند. بارگذاری سطح واقعی بستگی به نوع پالپی که استفاده می شود و خواص کاغذ مورد نظردارد. گچ از خمیر چوب ارزانتر است و می تواند به همراه آن مورد استفاده قرار گیرد و با جایگزینی بخشی از فیبر پالپ سبب کاهش هزینه های تولید شود. همچنین استفاده از گچ سبب افزایش خروج رطوبت از کاغذ در طی فرایند تولید می شود و هم چنین باعث افزایش شفافیت و کاهش وزن ورق، ودر نهایت کاهش هزینه های باربری می شود.

 همچنین با استفاده از گچ ، پوشش کاغذ و جذب جوهر کنترل می شود. این امر به ویژه دررنگ و شباهت رنگ چاپ با رنگ اصلی بسیار مهم می باشد. گچ سبب حفظ و ماندن جوهر در سطح کاغذ و مانع از جذب به داخل آن میگردد.

از طرف دیگر کربنات کلسیم رسوبی به کار برده شده در کاغذ مانند آینه های کوچک عمل کرد ه و این امر می تواند روشنایی و براقیت کاغذ را بالا ببرد. کربنات کلسیم رسوبی به علت داشتن خاصیت کاتیونی ضعیف سبب می شود که مواد به خوبی به ان چسبیده و اتصالات مفیدی بین خمیر کاغذ ایجاد شود .

استفاده از گچ زمانی که روشنایی و سفیدی و همچنین صافی سطح کاغذ مورد نظر باشد، بسیار مفید است.


نشاسته

نشاسته های کاتیونیک عمدتا برای حفظ و نگهداری الیاف و رنگدانه ها روی کاغذ مصرف می شوند، همچنین استفاده از اینها باعث بهبود و استحکام در مقابل پارگی و پایداری در مقابل تا خوردن کاغذ می شوند، همچنین به عنوان امولسیفایر برای ضد آب کردن کاغذهای چسب زنی و آهار زنی و در تصفیه و پالایش سنگ معدن به عنوان عوامل انباشتگی و لخته کنندگی مورد استفاده قرار می گیرند.

گچ در کاغذ سازی
مواد بکار رفته در تولید کاغذ

کلر: اگر کاغذ سفید مورد نظر باشد، عملیات شست‌وشو (سفید کردن) نیز باید در فرایند ساخت منظور شود. رنگبری از طریق لیگنین زدایی که سبب سفید شدن دائمی کاغذ می شود را می توان در مورد خمیرهای شیمیایی انجام داد. این فرایند در چند مرحله و معمولاً به وسیله کلر، دیوکسیدکلر، اکسیژن و سایر ترکیب های رنگبر عملی می شود.

کلر در سال ۱۷۷۴ توسط شیل کشف شد و خواص رنگبری آن در سال ۱۷۸۴ توسط بوتوله اعلام گردید. اما حدود یک قرن پس از این تاریخ تولید صنعتی کلر از طریق تجزیه الکترولیتی کلرید سدیم میسر شد و پس از آن، مصرف کلر در صناایع مختلف رواج یافت. حدود پنجاه سال پس از این تاریخ، مصرف کلر به عنوان رنگبر و سفید کننده در صنعت خمیر کاغذ آغاز شد.
به دلیل مشکلات زیست محیطی، در طی چند سال آینده، احتمالاً استفاده از گاز کلر برای رنگبری منسوخ خواهد شد و استفاده از دیوکسید کلر رونق خواهد یافت. اما در دراز مدت، مواد شیمیایی فاقد کلر (اکسیژن ، هیدروژن پروکسید و اوزون) جای دیوکسید کلر را خواهد گرفت.

مواد پرکننده در کاغذ سازی

یک وجه اصلی صنعت کاغذسازی، فرآیندی است که در آن الیاف معلق در آب تحت عمل پرداخت مکانیکی شدید قرار گیرند. عمل کوبیدن یا تصفیه، بر خصوصیات مکانیکی کاغذ اثر دارد. برای مثال افزایش پرداخت، موجب افزایش استحکام چگالی ظاهری الیاف است و اثر مستقیم آن بر روی الیاف، ایجاد انعطاف پذیری بیشتر آنهاست که موجب می‌شود الیاف بر روی یکدیگر خوابیده و سطح تماس بیشتری به‌وجود آید.

به این ترتیب، اتصال بین الیاف تقویت می‌شود. البته این فرایند بسیار پیچیده است.در تولید کاغذهایی که از آنها برای چاپ یا نوشتن استفاده می‌شود، نوعی ماده پُر کننده به‌کار می‌رود. استفاده از این ماده نتایج بسیاری دارد مانند افزایش میزان ماتی، صافی، و یکنواختی کاغذ. مواد پرکننده رایج، چینی و گچ (کربنات کلسیم) است. سهم مواد پرکننده در کاغذ می‌تواند زیاد و همانطور که در قسمت های قبل گفته شد، بین ۵ تا ۵۰ درصد وزن کاغذ را تشکیل دهد.


اجزای غیر الیافی کاغذ

در تولید انواع کاغذهایی که از آن‌ها برای  کاربرد در صنعت چاپ یا نوشتن استفاده می‌شود، نوعی ماده پُرکننده به‌کار می‌رود. استفاده از این ماده نتایج بسیاری دارد مانند افزایش میزان ماتی، صافی، و یکنواختی کاغذ.

مواد پرکننده رایج، چینی و گچ (کربنات کلسیم) است. به عبارت دیگر و بر این اساس گچ در کاغذ سازی یک پرکننده مرسوم و ارزان است و یکی از اجزای غیر الیافی مورد استفاده در تولید کاغذ بشمار می‌رود.

سهم مواد پرکننده در کاغذ می‌تواند زیاد و بین ۲۵ الی ۳۰ درصد وزن کاغذ را تشکیل دهد. اغلب این کاغذها به ‌منظور کنترل واکنش آن‌ها با آب و سایر سیالات، با روش‌های مختلفی تحت عملیات اصلاحی قرار می‌گیرند. کاغذی که فقط از الیاف سلولزی ساخته می‌شود آب را با سهولت بسیار زیاد جذب می‌کند. چنین کاغذهایی برای نوشتن با قلم و یا جوهر مناسب نیستند.

به‌علاوه، در بسیاری از مصارف تجاری لازم است کاغذ به رطوبت مقاوم باشد. فرایند مقاوم کردن کاغذ به آب را «آهارزنی» می‌گویند.


پلاستیک

به کاغذ موادی مانند پلاستیک، البته به مقدار بسیار کم، می‌افزایند تا به آن ویژگی خاص بدهند، مثلا آن را در برابر رطوبت مقاوم کند یا بر شفافیت آن بیفزایند و رنگ و سایه آن را تنظیم کنند.


پوشش و پرداخت سطح کاغذ

مواد پوششی عمل‌آور سطح کاغذ، اجزای مهم غیرالیافی کاغذ را تشکیل میدهد. یکی از این نمونه‌ها کاغذهای براق مورد استفاده در مجله‌ها هستند که گاه برای کتاب‌ها نیز به‌کار میروند.


صنعت کاغذ

صنعت کاغذ سازی Pulp and paper industry یک صنعت بسیار بزرگ است و کارخانجات تولید کاغذ در دنیا با استفاده از چوب به عنوان ماده اولیه به تولید کاغذ، خمیر کاغذ و سایر محصولات بر پایه سلولوز میپردازند.

بر اساس آخرین آمارها در سال ۲۰۱۱ فهرست بزرگترین کشورهای تولیدکننده کاغذ در دنیا به شکل زیر است.

رتبه نام کشور میزان تولید
۱ چین ۹۹٫۳۰۰٫۰۰۰ تن
۲ ایالات متحده امریکا ۷۵٫۰۸۳٫۰۰۰ تن
۳ ژاپن ۲۶٫۶۷۸٫۰۰۰ تن
۴ آلمان ۲۲٫۶۸۹٫۰۰۰ تن
۵ کانادا ۱۲٫۱۱۲٫۰۰۰ تن
۶ کره جنوبی ۱۱٫۴۹۲٫۰۰۰ تن
۷ فنلاند ۱۱٫۳۲۹٫۰۰۰ تن
۸ سوئد ۱۱٫۲۹۸٫۰۰۰ تن
۹ برزیل ۱۰٫۱۵۹٫۰۰۰ تن
۱۰ اندونزی ۱۰٫۰۳۵٫۰۰۰ تن
فهرست
error: این محتوا تحت حفاظت است